【云原生】容器编排K8S

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安装 kubectl

kubectl 是用来与 Kubernetes 集群通讯的命令行工具。通过 Kubectl 可以在 Kubernetes 集群上完成如下操作：

• 部署和管理应用
• 查看资源信息
• 删除和更新组件

kubectl 适配了不同操作系统不同指令架构的安装版本

• 在 Linux 上安装 Kubectl
• 在 MacOS 上安装 Kebuctl
• 在 Windows 上安装 Kubectl

安装 kubernetes 集群的几种选择

生产环境的 kubernetes 集群安装涉及到较多细节，也不适合在个人机器上安装和学习。开发者学习 kubernetes 可以使用的环境有几种：

• 使用云厂商提供的套装
• 在云主机上自己安装和配置
• 在开发者主机上安装和配置

从成本上来说，在开发者主机上安装和配置是比较方便的。以学习为目的，在个人主机上安装和配置 kubernetes 有两个可选的套装

• kind: kind 让你能够在本地计算机上运行 Kubernetes。 kind 要求你安装并配置好 Docker。
• minikube: 与 kind 类似，minikube 是一个工具， 能让你在本地运行 Kubernetes。 minikube 在你本地的个人计算机（包括 Windows、macOS 和 Linux PC）运行一个单节点的 Kubernetes 集群，以便你来尝试 Kubernetes 或者开展每天的开发工作。

kind 或者 minikube 不会安装 kubectl，因此kubectl是需要独立安装的。生产环境上的集群安装和配置则不建议使用 kind 或者 minikube。

使用 kubectl 查看和切换 context

创建了不同名字的 k8s 集群，kubectl 是和哪个集群通讯的呢？可以通过以下命令先看下全局信息。

kubectl config view

内容如下：

apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
    certificate-authority-data: DATA+OMITTED
    server: https://127.0.0.1:60712
  name: kind-hello-k8s
- cluster:
    certificate-authority-data: DATA+OMITTED
    server: https://127.0.0.1:50225
  name: kind-test
- cluster:
    certificate-authority: /Users/feilong/.minikube/ca.crt
    extensions:
    - extension:
        last-update: Wed, 16 Mar 2022 19:13:01 CST
        provider: minikube.sigs.k8s.io
        version: v1.25.2
      name: cluster_info
    server: https://127.0.0.1:49371
  name: minikube
contexts:
- context:
    cluster: kind-hello-k8s
    user: kind-hello-k8s
  name: kind-hello-k8s
- context:
    cluster: kind-test
    user: kind-test
  name: kind-test
- context:
    cluster: minikube
    extensions:
    - extension:
        last-update: Wed, 16 Mar 2022 19:13:01 CST
        provider: minikube.sigs.k8s.io
        version: v1.25.2
      name: context_info
    namespace: default
    user: minikube
  name: minikube
current-context: kind-hello-k8s
kind: Config
preferences: {}
users:
- name: kind-hello-k8s
  user:
    client-certificate-data: REDACTED
    client-key-data: REDACTED
- name: kind-test
  user:
    client-certificate-data: REDACTED
    client-key-data: REDACTED
- name: minikube
  user:
    client-certificate: /Users/feilong/.minikube/profiles/minikube/client.crt
    client-key: /Users/feilong/.minikube/profiles/minikube/client.key

主要包括这几类信息：

• clusters 列出了所有的 k8s 集群，例如这里有两个kind创建的集群：kind-hello-k8s 和 kind-test 以及一个 minikube 创建的集群minikube
• context 列出了每个 k8s 集群对应的上下文信息
• users 列出了每个 k8s 集群的用户信息
• current-context 指定了当前 kubectl 连接的集群上下文，这里是 kind-hello-k8s

通过kubectl config get-contexts 查看下有哪些集群上下文，通过kubectl config current-context确认当前 k8s 集群上下文。
通过kubectl get nodes查看当前 kubectl 连接的集群kind-hello-k8s的节点列表。
通过kubectl config use-context kind-test 切换连接的 k8s 集群。

服务部署（1）使用 kubectl 部署(deployment)

在根目录下创建一个 k8s 的部署配置文件，文件是 yaml 格式，文件名为k8s_python_sample_code.deployment.yml，内容如下，注意name字段不能是下划线命名风格：
文件内容案例如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: cloud-native-hello-py
  labels:
    app: cloud-native-hello-py
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: cloud-native-hello-py
  template:
    metadata:
      labels:
        app: cloud-native-hello-py
    spec:
      containers:
      - name: cloud-native-hello-py
        image: fanfeilong/cloud_native_hello_py
        ports:
        - containerPort: 1024

通过一组操作来部署和查看状态：

• 使用命令 kubectl create -f k8s.deployment.yaml 部署到 k8s 集群，“部署” 本身被当一种资源创建过程
• 使用命令 kubectl get deployments 查看部署情况
• 使用命令kubectl rollout status deployment/cloud-native-hello-py查看状态。


服务部署(2): 使用 kubectl 查看 ReplicaSet 和 Pods

k8s 通过 deployment 部署，deployment 管理副本集合ReplicaSet ，而 ReplicaSet 包含多个Pod。那么Pod又是什么呢？
Pod是一个或多个容器的组合，这些容器共享存储、网络和命名空间，以及如何运行的规范。Pod是 K8s 的最小可部署单元。
通过命令kubectl get rs直观地看下 ReplicaSet

通过命令kubectl get pods直观地看下 pods
可以看到有一个 ReplicaSet，管理三个 Pods。ReplicaSet 管理多个 Pod，确保以指定个数的副本运行部署的服务。
ReplicaSet 的信息解释：

• NAME：ReplicaSet 名字
• DESIRED：需要的 pod 副本个数
• CURRENT：当前运行的 pod 副本个数
• READY: 有多少个副本对用户可用
• AGE：运行开始到现在的时间

Pod的列信息大同小异：

• NAME: 名字
• READY： 就绪状态
• STATUS： 运行状态
• RESTARTS：重启次数
• AGE：运行开始到现在的时间

服务部署(3): 使用 kubectl 启动服务(service)

经过 deployment，cloud_native_hello_py 项目的目录结构如下：

.
├── Dockerfile
├── README.md
├── k8s.deployment.yaml
└── src
    ├── main.py
    └── requirements.txt

在根目录下增加一个文件k8s.service.yaml，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: cloud-native-hello-py
spec:
  selector:
    app: cloud-native-hello-py
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 1024
      targetPort: 1024

注意 targetPort 必须和 deployment 步骤里容器的导出端口一致
使用如下的命令来创建服务
kubectl create -f k8s.service.yaml
对服务做下端口转发 
使用浏览器直接访问 

生产环境 k8s 三件套：kubelet, kubectl, kubeadm

贡献者：幻灰龙
在生产环境上，例如 centos linux系统上，使用 kubelet, kubectl, kubeadm 三件套可以部署 k8s 集群。
cenos 上安装 k8s 步骤如下：

• 安装 docker
• 安装 kubelet, kubectl, kubeadm
• 使用 kubeadm 初始化集群

例如，安装三件套的命令如下

sudo yum install -y kubectl kubelet kubeadm
sudo systemctl enable kubelet
sudo systemctl start kubelet

使用 kubeadm 初始化集群的命令如下

kubeadm init --apiserver-advertise-address=0.0.0.0 \
--apiserver-cert-extra-sans=127.0.0.1 \
--image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers \
--ignore-preflight-errors=all \
--kubernetes-version=v1.21.1 \
--service-cidr=10.10.0.0/16 \
--pod-network-cidr=10.18.0.0/16

k8s 基础组件介绍

贡献者：幻灰龙
到目前为止，我们从 k8s 命令行安装和操作的角度理解到了 k8s 的很多基本概念：

• 容器(docker)里可以跑代码
• pod 可以管理容器(docker)
• ReplicaSet 可以管理多 pod
• 通过 deployment 可以部署一个 ReplicaSet
• deployement 可以通过 service 暴露给集群外
• k8s的集群节点分 control-plane 和 worker 两种节点

我们也掌握了安装 k8s 的概念

• kubectl 可以用来和 k8s 集群通讯，是 k8s 的命令行客户端
• 使用 minikube/kind 可以创建学习环境 k8s 集群
• 使用 kubeadm 可以创建生产环境 k8s

现在，我们简要介绍下 k8s 的核心组件

• etcd ： 实现了raft分布式一致性协议的元数据存储
• apiserver： 提供了元数据读写 etcd 的api
• Controller Manager ： 集群内部的控制管理中心
• Scheduler： 集群内部的调度器，对 pod 进行调度
• Kubelet：负责 Node 节点上的 pod 的增删查改
• Proxy： Service的代理

参考：https://edu.csdn.net/skill/cloud_native/